如何利用Blues Wireless實(shí)現(xiàn)斷電檢測(cè)器的設(shè)計(jì)

據(jù)估計(jì)，全球有近 90% 的家庭用上了電，這意味著當(dāng)我們停電時(shí)，我們中近 90% 的人不可避免地會(huì)感到煩惱。

雖然大多數(shù)時(shí)候這只是一種煩惱，但失去電力（尤其是當(dāng)我們?cè)陔x開(kāi)或睡著時(shí)沒(méi)有意識(shí)到它時(shí)）可能會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性的后果。這可能意味著非常多不可估計(jì)的意外情況，從恢復(fù)供電時(shí)由于電流浪涌導(dǎo)致的設(shè)備損失，到危重護(hù)理環(huán)境中的生命線。

在這個(gè)項(xiàng)目中，我們將介紹如何構(gòu)建我認(rèn)為最簡(jiǎn)單的全球可用、支持蜂窩的斷電檢測(cè)器，并配備由 Twilio 提供支持的即時(shí) SMS 通知。

這個(gè)項(xiàng)目不需要用到以往曾頻繁使用的烙鐵，但它也并沒(méi)有因此變得更容易！

我們將使用Blues Wireless Cellular Notecard，將其連接到Blues Wireless Notecarrier-A，并使用新發(fā)布的 Notecard 固件功能，該功能允許在沒(méi)有主機(jī)微控制器的情況下自主報(bào)告 GPIO 狀態(tài)更改。

我們還需要一個(gè)帶 JST 連接器的小型 LiPo 電池（任何容量都可以）和一根微型 USB 電纜（帶墻上插座適配器）。

使用蜂窩網(wǎng)絡(luò)的原因

當(dāng)發(fā)生停電時(shí)，我們不能依賴本地網(wǎng)絡(luò)硬件來(lái)啟動(dòng)和運(yùn)行（例如 Wi-Fi）。在這種情況下，蜂窩網(wǎng)絡(luò)是唯一可靠的選擇。

Blues Wireless Notecard 有Wi-Fi和蜂窩兩種版本。蜂窩模型在全球范圍內(nèi)適用于LTE-M、NB-IoT 和 Cat-1 協(xié)議，與傳統(tǒng)的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品不同，因?yàn)樗鼈冾A(yù)付了 500MB 的數(shù)據(jù)和 10 年的全球蜂窩服務(wù)。

Notecard 成功的秘訣是，一旦你打開(kāi)它，它就知道要去哪里。Notecard 不在公共互聯(lián)網(wǎng)上，只能通過(guò)私有 VPN 隧道進(jìn)行通信（使其成為非常安全的設(shè)備）。不需要證書(shū)管理或手動(dòng)密鑰輪換。

Notecard 與什么通信？它自動(dòng)與Blues Wireless 云服務(wù) Notehub.io 同步，后者又可以將數(shù)據(jù)安全地路由到幾乎任何云服務(wù)（如 AWS、Azure、Google Cloud）、RESTful 端點(diǎn)或支持 MQTT 的服務(wù)。

您只需打開(kāi) Notecard 的電源，使用基于 JSON 的 Notecard API中的命令之一，它就能夠與云進(jìn)行通信。

構(gòu)建一個(gè)斷電檢測(cè)器

如前所述，我們將使用 Notecard 和 Notecarrier-A。Notecarriers是開(kāi)發(fā)板，可讓您使用 Notecard 輕松構(gòu)建 IoT 解決方案的原型。Notecarrier-A 提供板載天線、JST 連接器、用于外圍設(shè)備的 Qwiic 連接器，并暴露了 Notecard 上的所有引腳。

首先，我們只需將 Notecard 插入 Notecarrier-A 上的 M.2 邊緣連接器：

然后我們將MAINNotecarrier-A 上的 u.fl 連接器連接到MAINNotecard 上的 u.fl。這允許使用 Notecarrier 上的板載蜂窩天線：

注意：您也可以選擇連接GPSu.fl 連接器，這樣您就可以使用蜂窩 Notecard 上的 GPS 模塊。

接下來(lái)，我們需要使用短跳線連接VUSB到AUX1Notecarrier-A。通過(guò)正確的card.auxNotecard API 請(qǐng)求，Notecard 可以自動(dòng)報(bào)告任何AUX引腳 （1-4） 上的狀態(tài)變化。通過(guò)連接VUSB到AUX1，我們將自己設(shè)置為能夠?qū)嚯姷臓顟B(tài)變化報(bào)告到VUSB：

通過(guò)JST 連接器將 LiPo 電池連接到 Notecarrier 。LIPONotecarrier 的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)它通過(guò) USB 供電時(shí)，它將保持連接的 LiPo 電池的電量：

最后，Notecarrier 可以通過(guò) micro USB 電纜連接到您想要監(jiān)控的墻上插座。

設(shè)置Notecard

Notecard 使用一種語(yǔ)言：JSON。

所有Notecard API 命令都是 JSON 格式，這也意味著任何可以讀寫(xiě)字符串的編程語(yǔ)言也可以與Notecard 通信。如果您使用的是 MCU 或單板計(jì)算機(jī)，則有Blues Wireless 支持的適用于 Python、C/C++、Arduino 和 Go 的 SDK（以及社區(qū)支持的適用于Rust和.NET 的 SDK）。

使用dev.blues.io 提供的瀏覽器內(nèi)終端，我們可以通過(guò) Web Serial 的魔力直接連接到我們的 Notecard 并發(fā)出基于 JSON 的 API 命令：

嘗試發(fā)出一個(gè)示例命令，例如{“req”：“card.version”}，從記事卡中獲取一些識(shí)別信息：

》 {“req”：“card.version”}

{

“body”： {

“org”： “Blues Wireless”，

“product”： “Notecard”，

“version”： “notecard-3.3.1”，

“ver_major”： 3，

“ver_minor”： 3，

“ver_patch”： 1，

“ver_build”： 14612，

“built”： “May 18 2022 11:21:51”

}，

“version”： “notecard-3.3.1.14612”，

“device”： “dev:864475040543182”，

“name”： “Blues Wireless Notecard”，

“sku”： “NOTE-NBGL-500”，

“board”： “1.11”，

“api”： 3

}

注意：這是檢查 Notecard 固件版本的好機(jī)會(huì)！我們即將使用的新 API 功能至少需要固件 v3.3.1。

接下來(lái)，我們可以在 Notehub.io 上設(shè)置一個(gè)新的（免費(fèi)）帳戶并創(chuàng)建我們的第一個(gè) Notehub 項(xiàng)目。

在這個(gè) Notehub 項(xiàng)目中，我們將看到來(lái)自 Notecard 的傳入數(shù)據(jù)，并使我們能夠使用 Twilio 發(fā)送 SMS 消息：

創(chuàng)建 Notehub 項(xiàng)目后，我們需要保存項(xiàng)目的唯一標(biāo)識(shí)符（ProductUID ），例如：

com.your-company.your-name:power_outage

接下來(lái)，返回瀏覽器內(nèi)終端，將此 Notecard 與我們剛剛創(chuàng)建的 Notehub 項(xiàng)目相關(guān)聯(lián)。為此，我們使用hub.set API：

{

“req”：“hub.set”，

“product”：“com.blues.rlauer:power_outage”，

“mode”：“continuous”

}

然后，我們可以使用hub.sync API 快速測(cè)試蜂窩連接，如下所示：

{“req”： “hub.sync”}

幾秒鐘后，我們就可以回到我們的 Notehub 項(xiàng)目，看到 Notecard 已經(jīng)成功建立了蜂窩連接：

現(xiàn)在我們來(lái)看看好東西！我們可以使用card.aux API 的一項(xiàng)新功能，通過(guò)以下命令自動(dòng)報(bào)告 AUX 引腳上的狀態(tài)變化：

{

“req”：“card.aux”，

“mode”：“gpio”，

“usage”：［

“input-pulldown”，

“off”，

“off”，

“off”

］，

“sync”：true，

“file”：“power-outage.qo”

}

請(qǐng)求

數(shù)組中元素的順序usage對(duì)應(yīng)于 AUX 引腳。所以數(shù)組中的第一項(xiàng) == AUX1（我們的跳線連接到它）并且它使用input-pulldown選項(xiàng)將引腳設(shè)置為下拉輸入。

該“sync”：true參數(shù)告訴我們的 Notecard立即將任何狀態(tài)更改傳達(dá)給我們的 Notehub 項(xiàng)目。

最后，該“file”：“power-outage.qo”參數(shù)提供了一種在 Notehub 中識(shí)別/命名這些狀態(tài)更改事件的簡(jiǎn)單方法。

測(cè)試

假設(shè)我們的硬件已插入并以正確的方式連接，并且我們的 Notecard 與 Notehub 成功通信，我們已準(zhǔn)備好測(cè)試斷電！

只需從 Notecarrier-A 上拔下 micro USB 電纜即可。LiPo 電池將立即成為 Notecard 的活動(dòng)電源，并且將記錄狀態(tài)更改。AUX1您可能會(huì)注意到 Notecard 的綠色 LED 亮起，讓您知道它正在與云通信并向 Notehub 發(fā)送便箋：

這很棒！在提供的 JSON 中，我們看到陣列中的 AUX1 引腳狀態(tài)為“低”，這意味著 USB 電源已丟失：

{“state”：［{“l(fā)ow”：true}，{}，{}，{}］}

我們還可以重新插入 Notecarrier以查看恢復(fù)電源時(shí)狀態(tài)更改事件的樣子：

{“power”：true，“state”：［{“high”：true}，{}，{}，{}］}

看到這個(gè)停電數(shù)據(jù)顯示在 Notehub 中，雖然很好，但并不能真正幫助我們采取任何行動(dòng)。

我們的下一步是設(shè)置 SMS 消息，以便在停電幾秒鐘內(nèi)收到一條短信。這是通過(guò)Notehub的路由功能實(shí)現(xiàn)的。

啟用短信功能

Notehub 路由讓您可以將數(shù)據(jù)路由到任何第三方云服務(wù)。這可能是 AWS、Azure 或 Google Cloud 等大型云，也可能是 Datacake、Ubidots、Adafruit.io 或 Losant 等物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。它甚至可以是 MQTT 服務(wù)或通用 RESTful HTTP/S 服務(wù)，就像 Twilio 提供的消息端點(diǎn)一樣：

https://api.twilio.com/2010-04-01/Accounts/［twilio_account_sid］/Messages.json

請(qǐng)按照 Blues Wireless 提供的廣泛的 Twilio SMS 路由指南來(lái)啟用對(duì) Twilio 的消息傳遞 API 的訪問(wèn)。

正如您在該指南中看到的，我們可以對(duì) Notehub 路由進(jìn)行一些小的自定義，以更改發(fā)送的 SMS 消息。

首先，讓我們確保僅在將這些事件發(fā)送到 Notehub時(shí)才收到通知。為此，請(qǐng)確保在配置 Notehub 路由時(shí)提供的字段中輸入：power-outage.qopower-outage.qo

其次， Notehub允許您使用JSONata 動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換JSON。上面的 Twilio 指南中對(duì)此進(jìn)行了概述，我將包含我使用的 JSONata 表達(dá)式：

“&Body=” & （body.state.low ？ “Your power is out！